Как в дистилляторе растворителей предотвращается избыточное давление: зачем нужна двойная защита по давлению
В процессе работы установки рекуперации (регенерации) растворителей одна из наиболее опасных ситуаций — засорение паропровода. Растворитель в перегонном баке нагревается и кипит, непрерывно образуя пар. В штатном режиме пар по трубопроводу поступает в конденсатор, конденсируется в жидкость и стекает в приёмную ёмкость. Если паропровод или каналы конденсатора забиты, пар не отводится, и давление внутри перегонного бака постепенно растёт — это прямая угроза безопасности.
Именно поэтому рекуператор растворителей не должен полагаться только на визуальный контроль давления оператором. Необходима двойная защита: автоматическое управление и механический сброс давления, работающие независимо друг от друга.
Причины засорения паропровода
Причины закупоривания парового тракта бывают разными, но основных четыре:
1. Накипь и отложения в трубопроводе и конденсаторе Смолы, остатки лакокрасочных материалов и другие твёрдые примеси в отработанном растворителе постепенно оседают на стенках труб и в каналах конденсатора. По мере накопления отложений проходное сечение парового канала сужается.
2. Переполнение перегонного бака Если загружено слишком много отработанного растворителя, при кипении жидкость может увлекаться в паровой выход и перекрывать паропровод.
3. Сильное вспенивание при кипении Отработанные растворители со смолами и другими примесями при нагреве склонны к обильному пенообразованию. Пена попадает в паровой выход и конденсационный тракт, мешая нормальному отводу пара.
4. Ошибочно закрытые или неправильно настроенные клапаны При монтаже, обслуживании или эксплуатации клапаны могут оказаться не в том положении — это тоже перекрывает путь пару.
Причины разные, но результат практически одинаков: бак продолжает получать тепло, пар продолжает образовываться, давление растёт.
Первый уровень защиты: автоматическое отключение нагрева при 0,03 МПа
Рекуператор растворителей оснащён цифровым датчиком давления, который в режиме реального времени контролирует давление внутри перегонного бака.
При засорении паропровода и превышении давления 0,03 МПа система управления автоматически отключает питание нагревателя и прекращает подвод тепла к баку.
Задача первого уровня — как можно раньше отсечь источник тепла, из-за которого давление продолжает расти. Весь процесс выполняется системой управления автоматически: не нужно ждать, пока оператор заметит отклонение и остановит установку вручную.
Почему после отключения нагрева давление всё ещё может расти
Отключение питания нагревателя не означает, что растворитель мгновенно перестаёт кипеть.
Перегонный бак и находящееся в нём теплоносительное масло сохраняют остаточное тепло. В течение некоторого времени после остановки нагрева оно продолжает передавать тепло отработанному растворителю — тот кипит дальше и образует пар. Если паропровод по-прежнему забит, новый пар не отводится, и давление внутри бака может продолжать расти.
Вывод: автоматического отключения нагрева недостаточно. Обязательно нужна защита механическим сбросом давления, не зависящая от электропитания и системы управления.
Второй уровень защиты: механический сброс давления при 0,04 МПа
Когда давление внутри бака поднимается до 0,04 МПа, установленный на крышке бака предохранительный клапан открывается автоматически и сбрасывает уже созданное давление.
Клапан работает по чисто механическому принципу: ему не нужны ни питание, ни сигнал от датчика давления или контроллера. Это значит, что даже при отключении электроэнергии или отказе цифрового датчика и системы управления механический предохранительный клапан сработает самостоятельно на заданном давлении.
Первый уровень защиты отключает нагрев и сокращает образование нового пара; второй — сбрасывает уже созданное давление. Оба уровня используют разные принципы работы и не зависят от одних и тех же компонентов, поэтому один уровень не может заменить другой.
Если есть предохранительный клапан, зачем смотреть на его пропускную способность?
Клапан недостаточно просто установить. При подборе предохранительного клапана нужно учитывать минимум два разных параметра:
- Давление срабатывания — при каком давлении в баке клапан начинает открываться;
- Пропускная способность — какой объём пара клапан способен отводить в единицу времени.
Многие обращают внимание только на давление срабатывания и упускают пропускную способность. При превышении давления растворитель в баке может продолжать кипеть за счёт остаточного тепла, и пар продолжает образовываться. Если скорость сброса через клапан ниже скорости парообразования, давление в баке будет расти даже при открытом клапане.
Базовый критерий подбора клапана:
Пропускная способность предохранительного клапана должна превышать количество пара, которое установка может образовать при полной загрузке.
Именно поэтому недостаточно спросить «есть ли на оборудовании предохранительный клапан» — нужно знать диаметр, конструкцию и номинальную пропускную способность клапана.
В наших рекуператорах растворителей применяется пружинный предохранительный клапан химического класса DN25 (1 дюйм). Увеличенный диаметр выбран для того, чтобы после открытия клапан обеспечивал достаточную пропускную способность, а не просто «открывался при 0,04 МПа».
Требуется ли ручной сброс после срабатывания?
После открытия предохранительного клапана установка останавливается автоматически, ручной сброс не требуется. Когда давление в баке падает ниже уставки, клапан сам возвращается в закрытое положение.
Однако остановка оборудования не означает, что можно сразу перезапускать. Оператор должен сначала дождаться остывания установки, затем проверить паропровод и каналы конденсатора, определить место засора и очистить его.
Если аварийный сигнал по давлению повторяется, нужно дополнительно проверить:
- не переполнен ли перегонный бак;
- склонен ли отработанный растворитель к сильному вспениванию;
- не слишком ли много смол и твёрдых примесей в растворителе;
- не требуют ли очистки паропровод и конденсатор;
- находятся ли соответствующие клапаны в правильном положении.
Перезапуск возможен только после того, как причина отклонения давления найдена и устранена.
Являются ли эти два уровня защиты опцией?
Нет.
Цифровой датчик давления и пружинный предохранительный клапан химического класса DN25 — стандартная комплектация каждого рекуператора растворителей, а не дополнительная опция.
При подборе оборудования нельзя смотреть только на строку «с предохранительным клапаном» в таблице параметров. Нужно убедиться, что вся логика защиты выстроена полностью.
На что обратить внимание при выборе рекуператора растворителей: 4 вопроса
- Контролируется ли давление в перегонном баке цифровым датчиком в реальном времени?
- Отключается ли нагрев автоматически при достижении 0,03 МПа?
- Предусмотрен ли механический предохранительный клапан, не зависящий от электропитания и системы управления, для сброса давления при 0,04 МПа?
- Превышает ли пропускная способность клапана количество пара, образующегося при полной загрузке установки?
Защита рекуператора растворителей по давлению не сводится к наличию датчика и не сводится к наличию клапана.
Ключевой вопрос: при засорении трубопровода успевает ли установка своевременно прекратить нагрев, и успевает ли предохранительный клапан сбросить уже созданное давление, пока остаточное тепло продолжает генерировать пар?
Только при наличии обоих элементов формируется полноценная двойная защита по давлению.